(57)【要約】【課題】外光の照度の変化による性能低下を防止できる液晶表示装置を提供する。【解決手段】露光時間一定のときのプリチャージ電圧の変化量に対する階調傾向値の変化量である傾き値を計算し（ステップＳ５）、傾き値から目標階調傾向値を計算する（ステップＳ７）。そして、目標階調傾向値を多階調画像から得るべく、プリチャージ電圧を一定にして露光時間を変化させ（ステップＳ１３）、露光時間を一定にしてプリチャージ電圧を変化させる（ステップＳ１５）。【選択図】図９
2007094158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の走査線および信号線が交差するアレイ基板に液晶層を挟んで対向基板が対向する液晶パネルの当該各交差部に配置された画素からなりかつ少なくとも一部の画素に光センサ回路を備えた画素部と、
光センサ回路の検出結果を基に多階調画像を生成する撮像部と、
光センサ回路の感度の変化量に対する多階調画像の階調傾向値の変化量である傾き値が外光の照度に相関するときの当該傾き値を計算する傾き値計算部と
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
複数の走査線および信号線が交差するアレイ基板に液晶層を挟んで対向基板が対向する液晶パネルの当該各交差部に配置された画素からなりかつ少なくとも一部の画素に光センサ回路を備えた画素部と、
光センサ回路の検出結果を基に多階調画像を生成する撮像部と、
多階調画像を基に画素部上の認識対象物を認識する認識部と、
光センサ回路の感度の変化量に対する多階調画像の階調傾向値の変化量である傾き値が外光の照度に相関しかつ認識率を高めうる階調傾向値に相関するときの当該傾き値を計算する傾き値計算部と、
認識率を高めうる階調傾向値を傾き値を基に計算する階調傾向値計算部と、
計算された階調傾向値を多階調画像から得るべく光センサ回路の感度を変化させる感度調整部と
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
複数の走査線および信号線が交差するアレイ基板に液晶層を挟んで対向基板が対向する液晶パネルの当該各交差部に配置された画素からなりかつ少なくとも一部の画素に光センサ回路を備えた画素部と、
光センサ回路の検出結果を基に多階調画像を生成する撮像部と、
多階調画像を基に画素部上の認識対象物を認識する認識部と、
光センサ回路の感度の変化量に対する多階調画像の階調傾向値の変化量である傾き値が外光の照度に相関しかつ認識率を高めうる階調傾向値に相関するときの当該傾き値を計算する傾き値計算部と、
光センサ回路の感度を所定の感度にしたときの階調傾向値が該階調傾向値のしきい値以上であるか否かを判定する階調傾向値判定部と、
しきい値以上の場合、認識率を高めうる予め記憶された階調傾向値を読み出す一方、しきい値未満の場合、認識率を高めうる階調傾向値を傾き値を基に計算する階調傾向値計算部と、
読み出されたまたは計算された階調傾向値を多階調画像から得るべく光センサ回路の感度を変化させる感度調整部と
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
光センサ回路は、コンデンサを電極間電圧がプリチャージ電圧になるまで充電し、光電変換素子により放電が始まってから露光時間が経過したときの電極間電圧を２値化するものであり、
傾き値は、
露光時間を一定にしたときのプリチャージ電圧の変化量に対する多階調画像の階調傾向値の変化量である
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記感度調整部は、
計算された階調傾向値と多階調画像から得られる階調傾向値の階調傾向値差を該階調傾向値差について許容される最大値である許容階調傾向値差以下にする
ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
光センサ回路は、コンデンサを電極間電圧がプリチャージ電圧になるまで充電し、光電変換素子により放電が始まってから露光時間が経過したときの電極間電圧を２値化するものであり、
前記感度調整部は、
プリチャージ電圧を一定にして露光時間を変化させる露光時間調整部と、
露光時間を一定にしてプリチャージ電圧を変化させるプリチャージ電圧調整部の一方または両方
を備えることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
画素部の背面に面光源を備え、
面光源の輝度を傾き値を基に変化させる光源調整部
を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
認識対象物の指標となる白黒画像を表示させるようになっており、
白黒画像における白黒の面積比率を傾き値を基に変化させる面積比率調整部
を備えることを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記面積比率調整部は、
白黒画像における黒画像の面積比率を０．８以上にする
ことを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外光の照度による性能低下を防止することができる液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルの画素に光センサ回路を備え、光センサ回路の検出結果を基に画素部上の認識対象物を認識する液晶表示装置としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。
【特許文献１】特開２００４−９３４８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の液晶表示装置では、外光の照度が変化すると例えば認識率が低下することがある。具体的には、照度が低いときに高い認識率が得られるように光センサ回路の感度を設定しても照度が高まると認識率が低下することがある。
【０００４】
また、液晶パネル背面に面光源を有するものでは、照度が低いときは、面光源の輝度が高いと認識率が低下することがあり、しかも面光源の輝度が高いことで、その消費電力が高くなってしまう。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外光の照度の変化による性能低下を防止できる液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の液晶表示装置は、複数の走査線および信号線が交差するアレイ基板に液晶層を挟んで対向基板が対向する液晶パネルの当該各交差部に配置された画素からなりかつ少なくとも一部の画素に光センサ回路を備えた画素部と、光センサ回路の検出結果を基に多階調画像を生成する撮像部と、光センサ回路の感度の変化量に対する多階調画像の階調傾向値の変化量である傾き値が外光の照度に相関するときの当該傾き値を計算する傾き値計算部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項１の本発明によれば、外光の照度に相関する傾き値を計算することで、外光の照度の変化による性能低下を当該傾き値を用いて防止することができる。
【０００８】
請求項２記載の液晶表示装置は、複数の走査線および信号線が交差するアレイ基板に液晶層を挟んで対向基板が対向する液晶パネルの当該各交差部に配置された画素からなりかつ少なくとも一部の画素に光センサ回路を備えた画素部と、光センサ回路の検出結果を基に多階調画像を生成する撮像部と、多階調画像を基に画素部上の認識対象物を認識する認識部と、光センサ回路の感度の変化量に対する多階調画像の階調傾向値の変化量である傾き値が外光の照度に相関しかつ認識率を高めうる階調傾向値に相関するときの当該傾き値を計算する傾き値計算部と、認識率を高めうる階調傾向値を傾き値を基に計算する階調傾向値計算部と、計算された階調傾向値を多階調画像から得るべく光センサ回路の感度を変化させる感度調整部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の本発明によれば、外光の照度に相関しかつ認識率を高めうる階調傾向値に相関する当該傾き値を計算し、認識率を高めうる階調傾向値を傾き値を基に計算し、計算された階調傾向値を多階調画像から得るべく光センサ回路の感度を変化させることで、外光の照度の変化による認識率低下を防止することができ、しかも、しかも、傾き値に応じた階調傾向値を得るために計算を行うので、各傾き値に対応する階調傾向値を予め記憶しておくための記憶部が不要となる。よって、必要な記憶容量を少なくすることができる。
【００１０】
請求項３記載の液晶表示装置は、複数の走査線および信号線が交差するアレイ基板に液晶層を挟んで対向基板が対向する液晶パネルの当該各交差部に配置された画素からなりかつ少なくとも一部の画素に光センサ回路を備えた画素部と、光センサ回路の検出結果を基に多階調画像を生成する撮像部と、多階調画像を基に画素部上の認識対象物を認識する認識部と、光センサ回路の感度の変化量に対する多階調画像の階調傾向値の変化量である傾き値が外光の照度に相関しかつ認識率を高めうる階調傾向値に相関するときの当該傾き値を計算する傾き値計算部と、光センサ回路の感度を所定の感度にしたときの階調傾向値が該階調傾向値のしきい値以上であるか否かを判定する階調傾向値判定部と、しきい値以上の場合、認識率を高めうる予め記憶された階調傾向値を読み出す一方、しきい値未満の場合、認識率を高めうる階調傾向値を傾き値を基に計算する階調傾向値計算部と、読み出されたまたは計算された階調傾向値を多階調画像から得るべく光センサ回路の感度を変化させる感度調整部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の本発明によれば、光センサ回路の感度を所定の感度にしたときの階調傾向値が該階調傾向値のしきい値以上であるか否かを判定し、しきい値以上の場合、階調傾向値を読み出す一方、しきい値未満の場合、階調傾向値を傾き値を基に計算し、読み出されたまたは計算された階調傾向値を多階調画像から得るべく光センサ回路の感度を変化させることで、外光の照度の変化による認識率低下を防止することができ、しかも、しきい値未満の場合、階調傾向値を得るために計算を行うので階調傾向値の記憶を不要にでき、一方、しきい値以上の場合、階調傾向値を読み出すので計算を不要にできる。
【００１２】
請求項４記載の液晶表示装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の液晶表示装置において、光センサ回路は、コンデンサを電極間電圧がプリチャージ電圧になるまで充電し、光電変換素子により放電が始まってから露光時間が経過したときの電極間電圧を２値化するものであり、傾き値は、露光時間を一定にしたときのプリチャージ電圧の変化量に対する多階調画像の階調傾向値の変化量であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４によれば、露光時間を一定にしたときのプリチャージ電圧の変化量に対する多階調画像の階調傾向値の変化量である傾き値を計算することで、外光の照度の変化による性能低下を当該傾き値を用いて防止することができる。
【００１４】
請求項５記載の液晶表示装置は、請求項２ないし４のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記感度調整部は、計算された階調傾向値と多階調画像から得られる階調傾向値と階調傾向値差を該階調傾向値差について許容される最大値である許容階調傾向値差以下にすることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の本発明によれば、階調傾向値差を許容階調傾向値差以下にすることで、外光の照度の変化による認識率低下を防止することができる。
【００１６】
請求項６記載の液晶表示装置は、請求項２ないし５のいずれかに記載の液晶表示装置において、光センサ回路は、コンデンサを電極間電圧がプリチャージ電圧になるまで充電し、光電変換素子により放電が始まってから露光時間が経過したときの電極間電圧を２値化するものであり、前記感度調整部は、プリチャージ電圧を一定にして露光時間を変化させる露光時間調整部と、露光時間を一定にしてプリチャージ電圧を変化させるプリチャージ電圧調整部の一方または両方を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項６の本発明によれば、プリチャージ電圧を一定にして露光時間を変化させる露光時間調整部と、露光時間を一定にしてプリチャージ電圧を変化させるプリチャージ電圧調整部の一方または両方を備えることで、露光時間またはプリチャージ電圧または両方を変化させることにより認識率低下を防止することができる。
【００１８】
請求項７記載の液晶表示装置は、請求項１ないし６のいずれかに記載の液晶表示装置において、画素部の背面に面光源を備え、面光源の輝度を傾き値を基に変化させる光源調整部を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項７の本発明によれば、面光源の輝度を傾き値を基に変化させる光源調整部を備えたことで、外光の照度が低いときに面光源の輝度を低くして認識率を向上させかつ面光源の消費電力を低減することができる。
【００２０】
請求項８記載の液晶表示装置は、請求項２ないし７のいずれかに記載の液晶表示装置において、認識対象物の指標となる白黒画像を表示させるようになっており、白黒画像における白黒の面積比率を傾き値を基に変化させる面積比率調整部を備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項８の本発明によれば、白黒画像における白黒の面積比率を傾き値を基に変化させる面積比率調整部を備えたことで、例えば、外光の照度が低いときに白黒画像における黒の面積比率を高くして高い認識率を得ることができる。
【００２２】
請求項９記載の液晶表示装置は、請求項８記載の液晶表示装置において、前記面積比率調整部は、白黒画像における黒画像の面積比率を０．８以上にすることを特徴とする。
【００２３】
請求項９の本発明によれば、白黒画像における黒の面積比率を０．８以上にすることで、外光の照度が低いときに高い認識率を得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、外光の照度に相関する傾き値を計算することで、外光の照度の変化による性能低下を当該傾き値を用いて防止することができる。
【００２５】
また、外光の照度に相関しかつ認識率を高めうる階調傾向値に相関する当該傾き値を計算し、認識率を高めうる階調傾向値を傾き値を基に計算し、計算された階調傾向値を多階調画像から得るべく光センサ回路の感度を変化させることで、外光の照度の変化による認識率低下を防止することができ、しかも、傾き値に応じた階調傾向値を得るために計算を行うので、各傾き値に対応する階調傾向値を予め記憶しておくための記憶部が不要となる。よって、必要な記憶容量を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置１の構成を概略的に示す図である。
【００２８】
液晶表示装置１は、外部から与えられる表示画像の表示ならびに認識対象物である指の接触の認識（タッチセンス）を行う装置であり、液晶パネルＡと、液晶パネルＡに対し、図示しないフレキシブルケーブルなどで接続された基板Ｂとを備える。
【００２９】
液晶パネルＡは、図示しない複数の走査線と複数の信号線とが交差するガラス等の透明絶縁基板からなるアレイ基板と、アレイ基板に対し液晶層を挟んで対向するガラス等の透明絶縁基板からなる対向基板とを備える。液晶パネルＡ上の各回路は、例えば、ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ）により形成される。液晶パネルＡの背面には面光源が設けられている。液晶パネルＡの表面には保護板が設けられることがある。
【００３０】
液晶パネルＡは、走査線と信号線とが交差する各交差部に構成された画素１１からなる画素部１０を備える。画素１１は、図１では図示しない表示回路Ｄおよび光センサ回路Ｓを備えたものであり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のいずれかの色のカラーフィルタを備えることがある。
【００３１】
また、液晶パネルＡは、走査線を駆動する走査線駆動回路１２と、信号線に映像信号を供給する信号線駆動回路１３と、光センサ回路Ｓからの信号を検出する検出回路１４と、光センサ回路Ｓを制御する制御回路１５とを備える。
【００３２】
基板Ｂは、表示画像を信号線駆動回路１３に与え、さらには、検出回路１４からのデータを基に制御回路１５を制御するロジック回路１６を備える。
【００３３】
図２は、画素部１０の一部を詳細に示した図である。
【００３４】
画素１１は表示回路Ｄと光センサ回路Ｓとを備える。
【００３５】
まず、表示回路Ｄを説明する。
【００３６】
表示回路Ｄは、信号線Ｘおよび走査線Ｙに接続された薄膜トランジスタである画素トランジスタＱ１と、画素トランジスタＱ１が導通したときに映像信号が書き込まれる透明な画素電極Ｐと、画素電極Ｐと対向基板に設けられた透明な対向電極とが液晶層とを挟むことで構成される液晶容量Ｌと、走査線Ｙと平行な補助容量線ＣＳと画素電極Ｐとで構成される補助容量ＣＳ１とを備える。
【００３７】
なお、走査線Ｙの長さ方向に並んだ各表示回路Ｄ内の画素トランジスタＱ１は、当該走査線Ｙに共通に接続され、信号線Ｘの長さ方向に並んだ各表示回路Ｄ内の画素トランジスタＱ１は、当該信号線Ｘに共通に接続される。
【００３８】
次に、光センサ回路Ｓを説明する。
【００３９】
光センサ回路Ｓのために、アレイ基板には、制御回路１５からのリセット線ＲＳＴおよび制御線ＣＮＴ、ならびに、検出回路１４への検出線ＤＣＴが形成されている。
【００４０】
光センサ回路Ｓは、信号線Ｘおよびリセット線ＲＳＴに接続された薄膜トランジスタＱ２と、薄膜トランジスタＱ２が導通したときに充電されるコンデンサＣと、コンデンサＣを放電させる光電変換素子ＰＤと、制御線ＣＮＴに接続された薄膜トランジスタＱ３と、薄膜トランジスタＱ３を介してコンデンサＣに接続され、コンデンサＣの電極間電圧を２値判定し判定結果を検出線ＤＣＴに出力するバッファＢＦを備える。光電変換素子ＰＤは、例えばホトダイードやホトトランジスタである。
【００４１】
図１に戻り、制御回路１５は、コンデンサＣの電極間電圧が、ロジック回路１６により設定されたプリチャージ電圧に応じたデータプリチャージ電圧になるまで、コンデンサＣを充電するようになっている。また、制御回路１５は、光電変換素子ＰＤにより放電が始まってから、ロジック回路１６により設定された露光時間データに応じた露光時間が経過したときのコンデンサＣの電極間電圧がバッファＢＦで２値化されるように光センサ回路Ｓを制御する。
【００４２】
図３は、ロジック回路１６の構成を示す図である。
【００４３】
ロジック回路１６は、外部から与えられる表示画像を信号線駆動回路１３へ与える表示画像供給部１６１と、指の認識の際に表示される２階調画像である認識時表示画像が記憶される認識時表示画像記憶部１６２とを備える。
【００４４】
認識時表示画像は、２階調画像であり２階調値から構成される。この２階調値が１（黒）を示すときは、それが表示された部分では、光の透過量が少なく、一方、この２階調値が０（白）を示すときは、それが表示された部分では、光の透過量が多くなる。
【００４５】
図４は、認識時表示画像を示す図である。
【００４６】
認識時表示画像記憶部１６２は、図４（ａ）に示すような、指の指標となる白黒画像１０１を含む認識時表示画像１００を記憶している。
【００４７】
白黒画像１０１の大きさは、指の大きさに合わせて決められる。認識時表示画像１００における白黒画像１０１以外の部分の２階調値は０（白）になっている。
【００４８】
その一方、図４（ｂ）に示すように、白黒画像１０１は、２階調値が１（黒）である複数の黒画像１０１１あるいは２階調値が１（黒）である部分を多く含む黒画像を含み、それらは相互に離間している。それ以外の部分は２階調値は０（白）になっている。
【００４９】
図３に戻り、ロジック回路１６は、検出回路１４からのデータを基に多階調画像を生成する撮像部１６３と、多階調画像を基に指の接触を認識する認識部１６４とを備える。
【００５０】
多階調画像は、各画素１１に対応する多階調値から構成される。この多階調値は、光電変換素子ＰＤに入射する光の強度が低くなるにしたがって高くなる値である。
【００５１】
また、ロジック回路１６は、多階調画像の全体的な階調の傾向を示す階調傾向値、例えば、多階調画像を構成する各多階調値の平均値や中央値や上から１／３の値などや積分値など、の目標値である目標階調傾向値が記憶されている階調傾向値記憶部１６５を備える。
【００５２】
また、ロジック回路１６は、階調傾向値と目標階調傾向値との階調傾向値差について許容される最大値である許容階調傾向値差を記憶しており、多階調画像から階調傾向値を求め、それと目標階調傾向値との階調傾向値差を求め、それが許容階調傾向値差より大きいか否かを判定する階調傾向値差判定部１６６と、階調傾向値についてのしきい値である階調傾向しきい値が記憶されている階調傾向しきい値記憶部１６７と、予めプリチャージ電圧データおよび露光時間データを１づつ記憶しており、階調傾向値差が許容階調傾向値差より大きい場合、当該プリチャージ電圧データおよび露光時間データを制御回路１５に設定し、そのときの多階調画像から階調傾向値を求め、それが階調傾向しきい値以上であるか否かかを判定する階調傾向値判定部１６８とを備える。
【００５３】
また、ロジック回路１６は、階調傾向値が階調傾向しきい値未満の場合、露光時間データを一定としたときのプリチャージ電圧の変化量に対する階調傾向値の変化量である傾き値を計算する傾き値計算部１６９と、階調傾向値が階調傾向しきい値以上の場合の目標階調傾向値が記憶されている階調傾向値記憶部１６Ａとを備える。
【００５４】
また、ロジック回路１６は、階調傾向値が階調傾向しきい値未満の場合、目標階調傾向値を傾き値から計算する一方、階調傾向値が階調傾向しきい値未満の場合は階調傾向値記憶部１６Ａから目標階調傾向値を読み出す階調傾向値計算部１６Ｂを備える。
【００５５】
また、ロジック回路１６は、プリチャージ電圧を一定にして露光時間を変化させる露光時間調整部１６Ｃと、露光時間を一定にしてプリチャージ電圧を変化させるプリチャージ電圧調整部１６Ｄとを備える。
【００５６】
露光時間調整部１６Ｃとプリチャージ電圧調整部１６Ｄとは、光センサ回路Ｓの感度を変化させる感度調整部を構成するものである。
【００５７】
また、ロジック回路１６は、外光の照度を反映する照度値を露光時間データとプリチャージ電圧データにより計算する照度値計算部１６Ｅと、照度値計算部１６Ｅで計算された照度値のしきい値である照度しきい値を記憶しており、それと照度値計算部１６Ｅで計算された照度値との比較結果に応じて、面光源の輝度を変化させる光源調整部１６Ｆと、照度しきい値を記憶しており、照度値計算部１６Ｅで計算された照度値と照度しきい値との比較結果に応じて、白黒画像における白と黒の面積比率を変化させる面積比率調整部１６Ｇとを備える。
【００５８】
次に、液晶表示装置１の処理を説明する。
【００５９】
[外部からの表示画像を表示する際の処理]
まず、外部から与えられる表示画像を表示する際の処理を説明する。
【００６０】
ロジック回路１６の表示画像供給部１６１は、外部から与えられた表示画像を信号線駆動回路１３に与える。これにより、その後のフレーム期間における最初の水平走査期間では、信号線駆動回路１３は、各信号線Ｘに供給する映像信号の電圧を、表示画像の例えば最上列における水平方向の対応位置の階調値に応じたものとし、一方、当該水平走査期間では、走査線駆動回路１２は、最上列の画素１１に対応する走査線Ｙを駆動する。
【００６１】
これにより、この走査線Ｙに接続された画素トランジスタＱ１が導通し、当該画素トランジスタＱ１に接続された画素電極Ｐに映像信号（対応する階調値に応じた電圧）が書き込まれる。つまり、当該画素電極Ｐにより構成される液晶容量Ｌが当該階調値に応じてチャージされる。これにより、当該液晶容量Ｌにおける光の透過量が当該階調値に応じたものとなる。つまり、画素部１０の最上列が表示画像の最上列を表示する。
【００６２】
続く水平走査期間では、最上列の表示を維持しつつ、同様な処理により、画素部１０の第２列が表示画像の第２列を表示する。以下、同様な処理を順次行い、フレーム期間における最後の水平走査期間では、画素部１０の最下列が表示画像の最下列を表示する。よって、当該フレーム期間で表示画像の全てが表示される。
【００６３】
また、当該フレーム期間での表示を、その後の各フレーム期間でも行うことで表示画像が継続的に表示される。
【００６４】
[指の接触の認識を行う際の処理]
次に、指の接触の認識を行う際の処理を説明する。
【００６５】
ロジック回路１６の表示画像供給部１６１は、認識時表示画像記憶部１６２から認識時表示画像１００を読み出し、それを信号線駆動回路１３に与えることで、液晶表示装置１は、外部からの表示画像と同様にして、認識時表示画像１００を表示する。
【００６６】
さらに、液晶表示装置１は、フレーム期間とフレーム期間の間の時間に、以下のことを行う。
【００６７】
先ず、この時間における最初の１期間では、制御回路１５は、各信号線Ｘの電圧を、ロジック回路１６により設定されたプリチャージ電圧データに応じたプリチャージ電圧に制御し、さらに、最上列の画素１１に対応するリセット線ＲＳＴ、制御線ＣＮＴを例えば高電圧に制御する。最上列の画素１１では、コンデンサＣの電極間電圧がプリチャージ電圧データに応じたプリチャージ電圧になるまでコンデンサＣが充電される。その後、制御回路１５は、リセット線ＲＳＴ、制御線ＣＮＴを例えば低電圧に制御する。すると、面光源からの光が指で反射したときの反射光や外光により、光電変換素子ＰＤがコンデンサＣの放電を開始する。そして、制御回路１５は、ロジック回路１６により設定された露光時間データに応じた露光時間が経過すると、制御線ＣＮＴを例えば高電圧に制御することでバッファＢＦを動作させる。これにより、バッファＢＦは、そのときのコンデンサＣの電極間電圧を２値判定してその判定結果を保持し、その後、判定結果を検出線ＤＣＴに出力する。そして、検出回路１４は、各検出線ＤＣＴに出力された判定結果をシリアルデータに変換してロジック回路１６へ出力する。
【００６８】
続く１期間では、同様な処理により、検出回路１４は、第２列のシリアルデータをロジック回路１６へ出力する。以下同様な処理を順次に行い、最後の１期間では、検出回路１４は、最下列のシリアルデータをロジック回路１６へ出力する。よって、フレーム期間とフレーム期間の間の時間に、ロジック回路１６は、各シリアルデータつまり２階調画像を取得する。
【００６９】
また、このような処理を、その後においても行うことで、ロジック回路１６は２階調画像を継続的に取得する。
【００７０】
ロジック回路１６では、撮像部１６３が、ある２階調画像を多階調画像に変換する。ここでは、例えば、２階調画像を構成する各２階調値を、近傍の２階調値の平均により置き換えることで、多階調画像を生成する。
【００７１】
撮像部１６３が、その後にも同様に多階調画像を生成すると、認識部１６４が、これら２つの多階調画像の差分画像を生成し、その中の特異領域、つまり、指が画素部１０に接触しているときに変化する接触領域のエッジ位置を抽出する。そして、そのエッジ位置で囲まれた領域、つまり、接触領域の重心座標を計算し、その重心座標が、白黒画像１０１の領域内にあるときは、白黒画像１０１に指が接触したと認識する。
【００７２】
ところで、指の接触領域の階調傾向を示すシグナル値を、接触領域でない領域の階調傾向を示すノイズ値で除して得られるＳ／Ｎ比が、外光の照度の変化によって低下し、これにより認識率が低下することがある。
【００７３】
図５（ａ）は、外光の照度が低照度領域にあるときのシグナル値とノイズ値と階調傾向値の相関関係を示す図であり、図５（ｂ）は、外光の照度が高照度領域にあるときのシグナル値とノイズ値と階調傾向値の相関関係を示す図である。具体的には、各図では、露光時間とプリチャージ電圧が一定で、図５（ａ）では、外光の照度が１０００１ｌｘ以下であり、図５（ｂ）では、外光の照度が２００１ｌｘ以下である。
【００７４】
図５（ａ）に示すように、低照度領域では、ノイズ値は、階調傾向値が高くなるにしたがって低くなり、一方、シグナル値は、そのピーク値が得られるときつまり最大のＳ／Ｎ比が得られるとき階調傾向値つまり理想階調傾向値を境にして、それより階調傾向値が高くあるいは低くなるにしたがって低くなる。
【００７５】
図５（ｂ）に示すように、高照度領域でのシグナル値とノイズ値は、低照度領域でのシグナル値とノイズ値と同様に変化するが、シグナル値のピーク値が得られるときの階調傾向値つまり理想階調傾向値は、低照度領域のときの理想階調傾向値よりも高くなる。
【００７６】
例えば、外光の照度が低照度領域にあるとき、Ｓ／Ｎ比を最大とすべく、階調傾向値をシグナル値のピークに合わせたとする。その後、外光の照度が高まりそれが高照度領域に入ると、それにより、階調傾向値は増加するものの、露光時間とプリチャージ電圧が一定ならば、Ｓ／Ｎ比は低下し、場合によっては黒つぶれが起き、これにより、認識率が低下する。
【００７７】
逆に外光の照度が高照度領域にあるとき、Ｓ／Ｎ比を最大とすべく、階調傾向値をシグナル値のピークに合わせた後、外光の照度が低下し、それが低照度領域に入ると、それにより、階調傾向値が減少するものの、露光時間とプリチャージ電圧が一定ならば、Ｓ／Ｎ比は低下し、場合によっては白つぶれが起き、これにより、認識率が低下する。
【００７８】
つまり、制御回路１５に、最大のＳ／Ｎ比が得られるようにプリチャージ電圧データおよび露光時間データを設定しても、外光の照度が低照度領域から高照度領域へあるいは逆に変化すれば、Ｓ／Ｎ比が低下し、これにより、認識率が低下するのである。
【００７９】
図６は、外光の照度と理想階調傾向値の相関関係を示す図である。
【００８０】
理想階調傾向値は、外光の照度が高くなるにしたがって高くなるのだが、高照度領域では理想階調傾向値の変化率が低いので、高照度領域に限れば、プリチャージ電圧データおよび露光時間データを変化させなくても、最大に近いＳ／Ｎ比が得られる。
【００８１】
一方、低照度領域では理想階調傾向値の変化率は高いので、外光の照度が変化しても、理想階調傾向値が変化し、これにより、最大に近いＳ／Ｎ比が得られず、その結果、認識率が低下するのである。そこで、低照度領域での外光の照度の指標が必要となる。
【００８２】
図７は、理想階調傾向値と傾き値の相関関係を示す図である。
【００８３】
理想階調傾向値は、傾き値が高くなるにしたがって高くなる。つまり、外光の照度が低照度領域内で変化したときに理想階調傾向値が変化することと同様に、傾き値が変化したときには理想階調傾向値が変化するのである。よって、傾き値は低照度領域での外光の照度の指標に好適であることがわかる。
【００８４】
かかる理由から、階調傾向値計算部１６Ｂは、図７の関係を表した、以下の式（１）を具備し、この式（１）に傾き値を代入し、これにより、その傾き値に対応する理想階調傾向値である目標階調傾向値を得るようになっている。
【００８５】
目標階調傾向値＝（ａ  ×  傾き値）  ＋  ｂ    
ただし、ａ，ｂは定数                （１）
図８は、目標階調傾向値と外光の照度との関係を示す図である。
【００８６】
上記したように高照度領域では、理想階調傾向値の変化率が小さいので、高照度領域では、つまり、階調傾向値判定部１６８が記憶しているプリチャージ電圧データおよび露光時間データを設定したときの階調傾向値が階調傾向しきい値以上であるときは、目標階調傾向値を、読み出した目標階調傾向値で一定とし、それと階調傾向値の階調傾向値差が許容階調傾向値差より大きくならないようにしているのである。
【００８７】
一方、低照度領域では、階調傾向値差が許容階調傾向値差より大きくならないようにしていることは同じであるが、理想階調傾向値の変化率が大きいので、低照度領域では、つまり、階調傾向値判定部１６８が記憶しているプリチャージ電圧データおよび露光時間データを設定したときの階調傾向値が階調傾向しきい値未満であるときは、外光の照度の指標である傾き値を用いた計算により目標階調傾向値を変化させるのである。
【００８８】
[キャリブレーション関連の処理]
次に、キャリブレーション関連の処理について説明する。ここでのキャリブレーションは、階調傾向値差を許容階調傾向値差以下にすることである。
【００８９】
図９は、キャリブレーション関連のフローチャートである。
【００９０】
例えば、予め設定されたタイミングが訪れる、あるいは所定の操作が行われると、階調傾向値差判定部１６６は、階調傾向値記憶部１６５から目標階調傾向値を読み出し、撮像部１６３で得られた多階調画像から階調傾向値を求め、当該階調傾向値と目標階調傾向値の階調傾向値差を求め、当該階調傾向値差が自身の記憶する許容階調傾向値差より大きいか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００９１】
当該階調傾向値差が当該許容階調傾向値差以下の場合は、処理が終わる。
【００９２】
当該階調傾向値差が当該許容階調傾向値差より大きい場合は、まず、階調傾向値判定部１６８が、階調傾向しきい値記憶部１６７から階調傾向しきい値を読み出し、自身の記憶しているプリチャージ電圧データおよび露光時間データを制御回路１５に設定し、このプリチャージ電圧データおよび露光時間データにより得られた多階調画像から階調傾向値を求め、それが当該階調傾向しきい値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００９３】
当該階調傾向しきい値未満である場合、傾き値計算部１６９は、露光時間一定のときのプリチャージ電圧の変化量に対する階調傾向値の変化量である傾き値を計算する（ステップＳ５）。
【００９４】
ここでは、傾き値計算部１６９は、ある露光時間データおよびプリチャージ電圧データを制御回路１５に設定し、このとき得られた多階調画像から階調傾向値を求め、異なるプリチャージ電圧データおよび同じプリチャージ電圧データを制御回路１５に設定し、このとき得られた多階調画像から階調傾向値を求め、当該２階調傾向値間の差を求め、当該２プリチャージ電圧データが示す２プリチャージ電圧間の差を求める。そして、前者の差を後者の差で除することで当該傾き値を計算する。
【００９５】
次に、階調傾向値計算部１６Ｂが、当該傾き値から目標階調傾向値を計算する（ステップＳ７）。つまり、式（１）当該傾き値を代入し、これにより、図７における該当の理想階調傾向値に等しい目標階調傾向値を得る。（ステップＳ７）。
【００９６】
このように、ステップＳ７では、傾き値に応じた目標階調傾向値を得るために計算を行うので、各傾き値に対応する目標階調傾向値を予め記憶しておくための記憶部が不要となる。よって、必要な記憶容量を少なくすることができる。
【００９７】
一方、当該階調傾向しきい値以上である場合、階調傾向値計算部１６Ｂは、階調傾向値記憶部１６Ａから目標階調傾向値を読み出す（ステップＳ９）。目標階調傾向値を読み出すので計算が不要になる。
【００９８】
ステップＳ７またはＳ９で目標階調傾向値が得られると、階調傾向値計算部１６Ｂは、得られた目標階調傾向値で階調傾向値記憶部１６５の目標階調傾向値を置き換える（ステップＳ１１）。
【００９９】
次に、露光時間調整部１６Ｃが、まず、階調傾向値差判定部１６６から許容階調傾向値差を取得し、階調傾向値記憶部１６５から目標階調傾向値を読み出し、そして、後述する条件の下で得られる多階調画像から階調傾向値を求め、当該階調傾向値と当該目標階調傾向値との間の階調傾向値差を求めるという処理を、プリチャージ電圧データは所定のプリチャージ電圧データに固定しかつ露光時間データは変更可能という条件の下で適宜行い、この条件の下で階調傾向値差が最小となるところで、当該階調傾向値差が当該許容階調傾向値差より大きいか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【０１００】
当該許容階調傾向値差以下のときは、制御がステップＳ１に戻る。
【０１０１】
一方、当該許容階調傾向値差より大きいときは、プリチャージ電圧調整部１６Ｄが、まず、階調傾向値差判定部１６６から許容階調傾向値差を取得し、階調傾向値記憶部１６５から目標階調傾向値を読み出し、そして、後述する条件の下で得られる多階調画像から階調傾向値を求め、当該階調傾向値と当該目標階調傾向値との間の階調傾向値差を求めるという処理を、露光時間データは既に設定されている露光時間データに固定しかつプリチャージ電圧データは変更可能という条件の下で、当該階調傾向値差が当該許容階調傾向値差以下となるまで適宜行い（ステップＳ１５）、その後、制御がステップＳ１に戻る。
【０１０２】
［面光源の輝度と白黒画像における黒画像の面積比率の調整］
次に、面光源の輝度と白黒画像における黒画像の面積比率の調整について説明する。
【０１０３】
照度値計算部１６Ｅは、以下の式（２）を具備しており、例えば、所定の操作が行われると、そのときに設定されている露光時間データに対応する露光時間と、プリチャージ電圧データに対応するプリチャージ電圧とを式（２）代入することにより、外光の照度に応じた照度値を計算する。
【０１０４】
照度値＝ｃ  ／（露光時間  ×  プリチャージ電圧）
ｃは定数                                    （２）
図１０は、外光の照度と照度値の関係を示す図である。
【０１０５】
図１０に示すように、照度値計算部１６Ｅは、外光の照度が高くなるにしたがって高くなる値を計算するのである。
【０１０６】
さて、照度値が計算されると、光源調整部１６Ｆは、その照度値が照度しきい値より大きいときは、面光源の輝度が予め設定された第１の輝度となるように面光源の光量を調整し、一方、計算された照度値が照度しきい値以下のときは、面光源の輝度が第１の輝度より低い第２の輝度となるように面光源の光量を調整する。
【０１０７】
図１１は、低照度領域での認識率と面光源の輝度の相関関係を示す図である。
【０１０８】
図１１に示すように、低照度領域では、面光源の輝度が低くなるにしたがって認識率が高まる。
【０１０９】
よって、前述のように光源調整部１６Ｆが、照度値が照度しきい値以下のときに、面光源の輝度を低くすることにより、認識率を高め、かつ、消費電力を少なくすることができる。
【０１１０】
また、照度値が計算されると、面積比率調整部１６Ｇは、その照度値が照度しきい値より大きいときは、認識時表示画像記憶部１６２に記憶された表示画像の白黒画像における黒画像の面積比率を予め設定された第１の面積比率となるように調整し、一方、計算された照度値が照度しきい値以下のときは、認識時表示画像記憶部１６２に記憶された表示画像の白黒画像における黒画像の面積比率を第１の面積比率よりも高い第２の面積比率となるように調整する。
【０１１１】
図１２は、低照度領域での認識率と白黒画像に占める黒画像の面積比率の関係を説明する図である。
【０１１２】
図１２に示すように、低照度領域では、認識率は黒画像の面積比率が高くなるにしたがって高くなる。認識率が高くなるのは、差分画像におけるエッジ領域が、指での反射光に起因してぼやける現象の程度を、低くすることができるからである。
【０１１３】
よって、面積比率調整部１６Ｇが、照度値が照度しきい値以下のときに、黒画像の面積比率を高くすることにより、認識率を高めることができる。黒画像の面積比率が０．８以上のときには、認識率を特段に高めることができるので、第２の面積比率を０．８以上とするのが好ましい。
【０１１４】
なお、認識率が低くなったり、消費電力を高くなったことを検出し、その際にかかる処理を行うことで、自動的に認識率を高め、消費電力を少なくすることができる。
【０１１５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、外光の照度に相関する傾き値、具体的には、露光時間を一定にしたときのプリチャージ電圧の変化量に対する多階調画像の階調傾向値の変化量である傾き値を計算することで、外光の照度の変化による認識率低下や消費電力が高くなるといった性能低下を当該傾き値を用いて防止することができる。
【０１１６】
なお、外光の照度に相関する傾き値として、プリチャージ電圧を一定にしたときの露光時間の変化量に対する多階調画像の階調傾向値の変化量を用いてもよい。
【０１１７】
また、本実施の形態によれば、外光の照度に相関しかつ認識率を高めうる階調傾向値（理想階調傾向値）に相関する当該傾き値を計算し、認識率を高めうる階調傾向値である目標階調傾向値を傾き値を基に計算し、計算された階調傾向値（目標階調傾向値）を多階調画像から得るべく光センサ回路の感度を変化させることで、外光の照度の変化による認識率低下を防止することができ、しかも、傾き値に応じた目標階調傾向値を得るために計算を行うので、各傾き値に対応する目標階調傾向値を予め記憶しておくための記憶部が不要となる。よって、必要な記憶容量を少なくすることができる。
【０１１８】
また、本実施の形態によれば、光センサ回路の感度を所定の感度にしたときの階調傾向値が該階調傾向値のしきい値（階調傾向値しきい値）以上であるか否かを判定し（Ｓ３）、しきい値以上の場合、階調傾向値（目標階調傾向値）を読み出す（Ｓ９）一方、しきい値未満の場合、階調傾向値（目標階調傾向値）を傾き値を基に計算し（Ｓ７）、読み出されたまたは計算された階調傾向値を多階調画像から得るべく光センサ回路の感度を変化させる（Ｓ１３、Ｓ１５）ことで、外光の照度の変化による認識率低下を防止することができ、しかも、しきい値未満の場合、階調傾向値を得るために計算を行うので、各傾き値に対応する目標階調傾向値を予め記憶しておくための記憶部が不要にでき、一方、しきい値以上の場合、階調傾向値を読み出すので計算を不要にできる。
【０１１９】
また、露光時間を一定にしたときのプリチャージ電圧の変化量に対する多階調画像の階調傾向値の変化量である傾き値を計算することで、外光の照度の変化による性能低下を当該傾き値を用いて防止することができる。
【０１２０】
また、階調傾向値差を許容階調傾向値差以下にすることで、外光の照度の変化による認識率低下を防止することができる。
【０１２１】
また、プリチャージ電圧を一定にして露光時間を変化させる露光時間調整部１６Ｃと、露光時間を一定にしてプリチャージ電圧を変化させるプリチャージ電圧調整部１６Ｄとを備えることで、露光時間とプリチャージ電圧の両方を変化させることにより認識率低下を防止することができる。
【０１２２】
なお、露光時間調整部１６Ｃとプリチャージ電圧調整部１６Ｄの一方のみを備え、露光時間またはプリチャージ電圧を変化させることにより認識率低下を防止するようにしてもよい。
【０１２３】
また、面光源の輝度を傾き値を基に変化させる光源調整部１６Ｆを備えたことで、外光の照度が低いときに面光源の輝度を低くして認識率を向上させかつ面光源の消費電力を低減することができる。
【０１２４】
また、白黒画像における白黒の面積比率を傾き値を基に変化させる面積比率調整部１６Ｇを備えたことで、外光の照度が低いときに白黒画像における黒画像の面積比率を高くして高い認識率を得ることができる。
【０１２５】
また、白黒画像における黒画像の面積比率を０．８以上にすることで、外光の照度が低いときに高い認識率を得ることができる。
【０１２６】
なお、本実施の形態では、光センサ回路の感度を傾き値を基に変化させることと、白黒画像における白黒の面積比率を傾き値を基に変化させることと、面光源の輝度を傾き値を基に変化させることを行ったが、これら内の１以上の処理を行うようにしてもよい。
【０１２７】
また、本実施の形態では、各画素に光センサ回路を設けたが、一部の画素、例えば、１行おきや１列おきに光センサ回路を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置１の構成を概略的に示す図である。
【図２】画素部１０の一部を詳細に示した図である。
【図３】ロジック回路１６の構成を示す図である。
【図４】認識時表示画像を示す図である。
【図５】指の接触領域の階調傾向を示すシグナル値と接触領域でない領域の階調傾向を示すノイズ値と階調傾向値の相関関係を示す図である。
【図６】外光の照度と理想階調傾向値の相関関係を示す図である。
【図７】理想階調傾向値と傾き値の相関関係を示す図である。
【図８】目標階調傾向値と外光の照度との関係を示す図である。
【図９】キャリブレーション関連のフローチャートである。
【図１０】外光の照度と照度値の関係を示す図である。
【図１１】低照度領域での認識率と面光源の輝度の相関関係を示す図である。
【図１２】低照度領域での認識率と白黒画像に占める黒画像の面積比率の関係を説明する図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１…液晶表示装置
Ａ…液晶パネル
Ｄ…表示回路
Ｓ…光センサ回路
１０…画素部
１１…画素
１２…走査線駆動回路
１３…信号線駆動回路
１４…検出回路
１５…制御回路
１６…ロジック回路
１００…認識時表示画像
１０１…白黒画像
１６１…表示画像供給部
１６２…認識時表示画像記憶部
１６３…撮像部
１６４…認識部
１６５、１６Ａ…階調傾向値記憶部
１６６…許容階調傾向値差判定部
１６７…階調傾向しきい値記憶部
１６８…階調傾向値判定部
１６９…傾き値計算部
１６Ｂ…階調傾向値計算部
１６Ｃ…露光時間調整部
１６Ｄ…プリチャージ電圧調整部
１６Ｅ…照度値計算部
１６Ｆ…光源調整部
１６Ｇ…面積比率調整部
１０１１…黒画像
【図１】
2007094158.tif 000003
【図２】
2007094158.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007094158.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2007094158.tif 000009
【図８】
2007094158.tif 000010
【図９】
2007094158.tif 000011
【図１０】
2007094158.tif 000012
【図１１】
2007094158.tif 000013
【図１２】
2007094158.tif 000014